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Callipox
Gibt es denn eine Mindestbarzahl je nach Drehzahl und oder Temperatur die ein Auto immer haben muss oder eine maximal Drehzahl die ein Motor haben darf? Mit einem zähfliessenderem Öl verändert man dich auch den Öldruck, oder? Mit genau welchen negativen Folgen ist da zu rechnen ?
Es gibt viele Formelempfehlungen im Rennsport die einen Mindestöldruck über der Drehzahl berechnen lassen. Bei den OEM's werden klare Mindestspezifikationen für die Auslegung und für die Wartungsmaßnahmenfestlegung, wie es z.B. auch Honda beim K20A2 (s. oben oder Werkstatthandbuch zum Mindestöldruck über Drehzahl bevor Maßnahmen eingeleitet werden müssen: 0,7 bar/3,0 bar bei Leerlauf, respektive bei 3000 /min). Eine Formel, die bestimmt schon seit 30 Jahren besteht, sieht einen linearen Zusammenhang für den Mindestdruck vor, dessen Steigung beträgt 0,0007 bar/min (= 0,7 bar alle 1000/min). Das wären 2,1 bar bei 3000/min, schon deutlich weniger als Honda das beim K20 bei 3000/min vorgibt. Ein anderes Ansinnen haben die OEM's (s. Abbildung unten aus http://schaeffler-events.com/kolloqu.../e3/index.html).
Anhang 7925
Zurück zu den Auswirkungen. Vom Prinzip her ist der Zusammenhang wie folgt, die Pumpenleistung verhält sich grob wie folgt: Leistung_Pumpe = Delta_Öldruck * Ölvolumenstrom. Delta_Öldruck ist immer die Druckdifferenz zwischen dem Druck nach Pumpe und dem vor Pumpe. Nun hängt die Leistung der Pumpe vom Pumpenkennfeld (Druck über Volumenstrom), also dem aktuellen Arbeitspunkt ab. Nimmt man vereinfachend an, die Leistung der Pumpe ist jetzt z.B. bei 3000/min gleich 1,5 kW. Würde man jetzt ein Öl höherer Viskosität nehmen, sprich den Öldruck nur aufgrund der Fließfähigkeit erhöhen, würde der Ölvolumenstrom automatisch abnehmen. Das ist das was passiert wenn man man z.B. von SAE 30 auf SAE 60 umsteigt. Tatsächlich ist es etwas komplexer, aber nehmen wir das mal so hin. Die Frage ist, was braucht der Motor um alle Lagerstellen tribologisch in Ordnung zu haben? Genau, er braucht Öl in ausreichender Menge. Leider wird der Ölvolumenstrom nicht gemessen, deshalb liest man den Öldruck ab, der als Indiz für die Leistungsfähigkeit des Schmierungssystems gilt.
Eine höhere Viskosität führt also per sé zu einem Druckanstieg, nicht aber zu einem höheren Volumenstrom. Gleichzeitig, anders als in obiger Annahme, steigt der Leistungsbedarf der Pumpe an. Das ist mit der Grund warum dünneres Öl in den neueren Motoren zum Zug kommt, weil nicht nur die Reibung abnimmt, sondern auch die Pumpenleistung. Das reduziert die CO2-Menge der Zyklusmessung, aufgrund des geringeren innermotorischen Leistungsbedarfs. Es gibt noch einen zweiten Punkt der den Volumenstrom reduzieren kann wenn man dickeres Öl verwendet. Durch den höheren Öldruck verschiebt sich der Arbeitspunkt der Pumpe im Pumpenkennfeld. Bei Zahnradpumpen geht das fast immer mit einem Verlust an Volumenstrom einher. Das heißt man verliert zweifach an Volumenstrom. Andererseits nimmt die Ölfilmdicke teilweise mit steigender Viskosität zu, leider ist das aber nicht garantiert und hängt zum Teilen an den Eigenschaften des Öls. Gerade Öle mit hohen Viskositätssteigeranteilen, also 0W50 oder gar 0W60, die extreme Viskositätsspreizungen zwischen kalt und warm haben, neigen dazu nicht viel größere Filmdicken als 0W30 Öle zu haben. Da würde man also glatt dreimal zur Kasse gebeten: geringere Ölfluss wegen Viskosität, geringer Ölfluss wegen Arbeitspunktverschiebung, kein Gewinn an Ölfilmdicke. Bei der Ölfilmdicke kamen in einer weiter oben schon erwähnten Veröffentlichung die SAE 40 Öle am besten weg. Nicht alle, aber das Groß. Alle SAE 20 hatten aber dünnere Ölfilmdicken.
Wieviel genau bei einer spezifischen Maschine bei Änderung der Ölviskosität passiert muss man sich immer genau ansehen. Als Anhaltspunkt würde ich auf die Herstellerempfehlungen gehen. Was freigegeben ist muss auch funktionieren...irgendwie ;).
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Lori-DC2
...diesmal echt verständlich formuliert...für deine Verhältnisse.
Irgendjemand von uns beiden hier war da wohl lernfähig ;).
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Callipox
...Kann man also sagen das ein Motor, welcher mit sae30 betrieben werden darf auch mit einem sae40 betrieben werden ?
Wenn die Viskosität des SAE 30-Öls mit dem des SAE 40 übereinstimmt, mit hoher Wahrscheinlichkeit. Dazu müsste die Ölsumpftemperatur steigen, damit zumindest bei Warm-Temperatur die Viskositäten sich angleichen. Kalt hängt das ganz vom Öl und dessen Kaltviskosität ab (Anfangs-Kalt-Verschleiß).
Anhang 7926
Quelle: https://qph.fs.quoracdn.net/main-qim...0958b81e38eb24
Obiges ist nur ein Beispiel, aber es hilft den Temperatur-Viskositätszusammenhang zu erläutern. Demnach müsste ein 40'iger Öl um die 15 °C (ausgehend von 85 °C beim SAE 30) wärmer gefahren werden ohne das ein Unterschied am Pumpendruck feststellbar wäre. Das sollte man für die betrachteten Öle individuell ansehen, kann auch weniger sein/mehr.
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Fließbank
Nachdem das Gerüst der Fließbank fertiggestellt hatten wir schon eine bessere Vorstellung wie das Unterdruck- und Verrohrungskonzept aussehen müsste damit auch K-Serie Zylinderköpfe bis 400 cfm@28" Wassersäule vermessen werden können. Einen Unterdruckbedarf bei einem offenen System zu decken ist energetischer Wahnsinn ;) um das mal auf den Punkt zu bringen. Die ersten Staubsauger die noch mit Verbrennungsmotoren betrieben wurden, standen unten vor der Villa, dann wurde die Verrohrung in die Zimmer verlegt und dann gesaugt. Ein absoluter Luxus Ende des 19. Jhd. waren hand-mobile Geräte oder sogar eine Zentralstaubsauger-Anlage. Aber jetzt mal zum Gerüst. Am Anfang war, genau, das Rechteck...
Anhang 7927
...96 Stück Nutensteine, 42 Stück 90°-Winkel, etwas Zeit für Auf-, Um- und Rückbau :lol: später wurde es Licht.
Anhang 7928
Zumindest strahlte ich ;). Ziemlich cooles Zeugs um wild in den Raum bauen zu können. Hier noch ohne Ebene 2 und 3, die mussten noch rein, weil bombensicherer Aufbau ist Regel Nr. 2 für eine Messmaschine.
Anhang 7929
Kein Luxus heutzutage mehr, aber üppige 4 x 1200 Watt (W) elektrische Leistung sollen jetzt den geforderten Unterdruck und Volumenstrom, nach der Klo-Formel bei einem Wirkungsgrad von 30 % etwa 1300 W Saugleistung, bereitstellen. Von der Preisklasse bewegen wir uns im mittleren Segment, also Made in China, was sich auch an der Konstruktion ablesen lässt. Aber immerhin sind die strömungsrelevanten Stellen, wie z.B. der Luftein- und -austritt der Turbine, was mittels eines zweiteiliges Tiefziehblechs umgesetzt wurde, in Strömungsrichtung gerundet. Die Highendklasse wird da schon mit dedizierte Ein- und Auslaufbauteile ausgestattet. Hier gilt Regel Nr. 1 der Messmaschine: viel hilft viel!
Damit der Unterdruck überhaupt gebildet werden kann müssen also alle vier Turbinen zusammengeschalten werden. Wie macht man das? Verrohren oder verboxen ;)...
Anhang 7930
...aber raumeffizienstest, falls es das Wort noch nicht gibt, jetzt gibt es es, angeordnet! Die Saugturbinen werden gemeinsam aus einem Volumen saugen, das wiederum mit der Messtrecke verbunden wird. Der Vorteil des gemeinsamen Volumens ist die Regelung bzw. die Saugleistungsunterschiede gleichen sich hierüber einfach aus. Die Turbine, die z.B. mehr Volumenstrom, aber weniger Unterdruck machen würde, weil der "Kinakracher" in seinem Lebensabschnittsalter gerade zu mehr in der Lage ist, könnte bei einem rohrverzweigten Verbindungssystem da anderen Turbinen weniger schnell zum Drehzahlschwingen verleiten, da die Druckwellen eine geringere Amplitude haben werden. In dem großen Volumen verliert sich dessen Energie sehr schnell, da die rohraxiale (longitudinale) Ausrichtung der Welle im Kasten durch den Querschnittssprung schneller abbaut. Das ist wie wenn man einen Stein ins Wasser wirft. Einmal hat die Randbebauung eine Kanalform in der Breite 2-5 mal Steindurchmesser, dort läuft die Welle gerichtet entlang des Kanals ungebremst und kann sich durch Überlagerung von Reflexionen löschen oder überhöhen (man kennt das aus der Badewanne). Einmal ohne Randbebauung, die Welle breitet sich kreisförmig aus und baut ihre Energie schneller ab. Reflexionen gibt es in dem Volumen auch, aber weniger gerichtet, mehr gestreut. Somit wird die Regelung der vier Motoren stabiler als wenn sie über Rohre am Turbineneinlass verbunden wären. Wir müssen immer im Auge behalten wozu wir das machen, wir brauchen Unterdruck als eine Konstantdrucksenke. Wenn da was schwingt, verhagelt es den Messpunkt und man merkt das nicht ohne hochauflösende Messtechnik. Die Prandtl-Sonde oder eine Blendenmessung macht sowas nicht sichtbar, die Wassersäule ist viel zu träge um Schwingungen im höheren Hertzbereich zu sehen. Wir messen aber mit einem Luftmassenmesser aus der Automobiltechnik. Der sieht das evtl. schon.
Anhang 7931
So wird das aussehen. Die Einläufe der 4 Staubsaugerturbinen saugen aus dem Unterdruckkasten die Luft ab und geben sie über die radial angeordneten, um die Turbine angebrachten sickenförmigen Auslässe ab (s. Bild oben). Der Unterdruck liegt damit im Bestpunkt bei etwa 30 kPa unter dem Umgebungsdruck. Je mehr Luftmasse dabei ins Volumen über den Zylinderkopf und das geöffnete Ventil strömt, desto geringer der Unterdruck. Darum haben wir 4 Motoren, 4 Stück sorgen für einen flacher abfallenden Unterdruck bei ansteigendem Volumenstrom. Weil 2. Regel der Messmaschine: viel hiflt viel!
Nächste Woche geht es mit der Vorrohrung weiter, bis dahin werden Unterdruckkasten und Prüfstandsbedienpanel lackiert :up:
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Ölpumpe für den DAMPFHAMMER Motor
Ölpumpe für den DAMPFHAMMER-Motor:
Bei der K20A2-Ölpumpe handelt es sich um eine sogenannte Zahnring- oder Gerotor-Pumpe (Gerotor von Generated Rotor). Diese zeichnen sich durch einen relativen schwachen Zusammenhang zwischen Druck und Volumenstrom, dafür von einem fast linearen zwischen Drehzahl und Volumenstrom aus. Genauer handelt es sich um einen sechszähniges Außenzahnrad und ein siebenzähniges Innenzahnrad. Juuup, das habe ich mir auch gedacht, da muss praktisch ein Zahn des Innenzahnrades je Umdrehung überholt werden.
https://upload.wikimedia.org/wikiped...erotor_anm.gif
Solche Pumpen können in einer Stufe bis knapp unter 200 bar Druck stemmen, was jetzt bei der Motoranwendung nicht das Ziel ist, eher das Dingens ist einfach, verschleißarm, leise, robust und stabil in Bauweise und Leistung und vor allem kostengünstig.
Anhang 7932
Der Einlauf in die Pumpe des Pumpendeckels (= Ansaugschnorchel) links, rechts das Pumpenachslager und direkt darüber die Ansaug- und Auslassöffnung des Zahninnenrings. Honda-typisch, einfach und effektiv. Sieht sehr gut aus.
Anhang 7933
Hier sieht man das Pumpengehäuse: links unten den Auslass in den Ölkreislauf, links oben Rücklauf über Bypassventil in den Einlass der Pumpe, mittig die Zahnring-Pumpe, der Einlass in die Pumpe befindet sich im Deckel, wobei der Schnorchel jetzt aus der Betrachtungsebene raus stehen würde.
Anhang 7938
Hier sieht man das Druckregelventil rechts, den Federniederdrücker und links die Feder mit der der Öffnungsdruck und die Öffnungshöhe gesteuert wird.
Anhang 7939
Die zu beantwortende Frage ist, lässt sich der Ölvolumenstrom mit leichten Modifikationen sinnvoll erhöhen? Das Öldruck-Drehzahl-Bild zeigt das ab etwa 2500/min der Öldruck abflacht. Was passiert da? Nun haben wir gelernt der Ölvolumenstrom ist bei dieser Pumpenbauart relativ unabhängig vom Öldruck. Das hieße, ließe das Druckregelventil weniger Öl zurück in den Ansaugbereich, würde mehr Öl durch den Motor gefördert werden. Warum? Nicht weil der Druck nach Pumpe höher ist, sondern weil mehr Volumenstrom durch den Motor (= weniger durch Bypass) muss. Zur Erinnerung, der Volumenstrom durch die Pumpe ist relativ unabhängig vom Gegendruck der Pumpe dafür aber von der Drehzahl nahezu linear abhängig. Das klärt immer noch nicht warum der Knick in der Kurve ist. Was bestimmt den Druck?
- Der Motorölkreislauf, der bei einer bestimmten Viskosität und Temperatur des Öls, einen volumenstromabhängigen Öldruck braucht.
- Das Bypassventil, das den Druck begrenzen soll und dafür einen Teil des geförderten Volumenstroms zurück in den Ansaugung der Pumpe direkt vor den Zahnring lässt
Wenn also der Druck über der Drehzahl also einknickt, dann muss das wohl eine Folge des Bypassventils sein. Da wir aber wissen das der Pumpenvolumenstrom in etwa linear zur Drehzahl ist, ist die Druckregelung nur solange wirksam wie der Druckverlust durch den Bypass nicht größer als der durch den Motor wird. D.h. wollen wir mehr Volumenstrom durch den Motor müssen wir den durch 2. reduzieren. Das hat zur Folge das der Druck nach Pumpe steigt und folglich der Volumenstrom durch den Motor. Nicht zu vergessen, das Drehmoment an der Pumpe hängt ebenfalls in etwa linear mit dem Gegendruck der Pumpe zusammen. Das kommt auf die Kostenseite dieser Maßnahme!
Kleine Anmerkung wegen des Öldruck-Ölvolumenstroms mit höher viskosem Öl. Würde der Druck nach Pumpe ansteigen weil das Öl sich schwerer tut durch den Motor zu fließen (Temperatur niedrig oder Viskosität hoch) dann führt die Pumpe automatisch mehr Volumenstrom im Kreis um die Pumpe, da das Öldruckregelventil immer beim gleichen Druck öffnet, statt durch den Motor! Höhere Viskosität = geringerer Ölvolumenstrom. Das einzige was die Tribologie eines Gleitlagers interessiert ist Ölvolumenstrom, der Öldruck sagt zunächst nur aus "irgendwas widerstrebt dem Fluss, das könnte der Gegendruck des Öls auf dem Weg zum Lager sein". Setze ich ein Stück Lumpen in den Ölkreis habe ich auch irgendwann einen höheren Öldruck...gehabt ;).
Den Bypass verschließen sollte man nicht, das zerstört den Motor mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit. Bei der Auslegung was genau man tun kann muss jeder selber ran :P.